帽舵及船制造技术

本实用新型专利技术涉及一种船用的帽舵及采用帽舵构建的船，帽舵包括舵轴和舵体，舵体包括一块固定在舵轴端部的帽板，帽板为一具有顶面、底面、前端面、后端面、左端面及右端面的空间曲面板，帽板在横剖面上的投影面积小于在水线面上的投影面积，也小于在纵剖面上的投影面积。本实用新型专利技术的船采用了帽舵，具有相对阻力小、舵效及航速高等优点。

【技术实现步骤摘要】
帽舵及船
本技术涉及一种改进了型线及结构设计的船用舵及采用这种舵构建的船，具体地说，涉及帽舵及船。
技术介绍
船只行进航向的改变主要依靠操舵，常用的舵有板叶舵和导流管舵，两者在结构上的共性是都有舵轴和舵体。舵轴上端联结舵机，用以接收舵机传递的扭矩，下端联接舵体，板叶舵的结构特点是从船的侧面看，舵体大致呈平板形状，为减小舵叶本身产生的阻力，也有把舵叶的剖面设计成NACA（美国国家航空咨询委员会）翼型对称型线的。导流管舵的结构特点是舵体为一个围绕着浆叶的管状结构，为减小管本身产生的阻力，通常导流管的径向剖面采用改进的NACA非对称剖面如图14所示。上述两种舵存在一个共同的问题，就是舵轴受扭及受弯的力矩较大，因为舵轴的悬臂较长，采用舵轴底部支承座可以改善受弯力矩的情况，但受扭仍无法改善，因此舵轴设计得强度要求较高，尺寸相对较大及材料要求相对高。此外，上述两种舵的阻力面积都相对较大，因此，同样舵效的情形下，直航时舵阻力仍较大，此外，板叶舵的舵效并不理想。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种能使现有舵存在的上述三个方面问题得到改善的帽舵；本技术的另一目的是提供一种采用帽舵构建的船。为实现上述主要目的，本技术提供的帽舵包括舵轴和舵体，舵体包括一块固定在舵轴端部的帽板，帽板为一具有顶面、底面、前端面、后端面、左端面及右端面的空间曲面板，帽板在横剖面上的投影面积小于在水线面上的投影面积，也小于在纵剖面上的投影面积。由以上方案可见，舵体为一帽板，使舵轴相对长度下降，因而降低了轴的强度要求；基本舵效相同、体积相同的情形下，帽舵具有相对板叶舵或导流管舵更小的阻力面积，大大提高了航速，从节能角度考虑，本技术具有巨大的经济效益。上述优点将在实施例中加以更清楚地说明。具体的方案是还包括第一肋板和第二肋板中的至少一块，第一肋板和第二肋板垂直地安装在帽板的顶面上，且位于帽板的纵中剖面上。本方案一方面可以加强结构，另一方面增加了舵效。更具体的方案是第一肋板一端连接舵轴，另一端向艏延伸至帽板的前端面；第二肋板一端连接舵轴，另一端向艉延伸至帽板的后端面。另一具体的方案是从横剖面上看，帽板的底面与桨梢之间的最小间距h满足以下关系式h=0.1%d～100%d其中d为桨的直径。还一个具体的方案是帽板的纵剖面为改进的NACA非对称剖面。该方案可以改善帽舵的阻力。还一具体的方案是还包括第一辅助舵叶和第二辅助舵叶中的至少一块，第一辅助舵叶和第二辅助舵叶垂直地安装在帽板的底面上，且位于帽板的中纵剖面上。更进一步的方案是从中纵剖面上看，桨叶位于第一辅助舵叶和第二辅助舵叶之间。另一共更进一步的方案是第一辅助舵叶的底边和第二辅助舵叶的底边均位于桨叶的轴线之上。再一更进一步的方案是从中纵剖面上看，第一辅助舵叶远离桨叶的一端伸出帽板，所述第二辅助舵叶远离所述桨叶的一端反向伸出所述帽板。为实现本技术的另一目的，本技术提供的船包括船体与帽舵，帽舵采用上述帽舵方案中的任一方案。附图说明图1是本技术船实施例的示意图；图2是图1中艉向艏视的帽舵与桨的位置关系示意图；图3是本技术帽舵第一实施例的示意图；图4是本技术帽舵第二实施例的示意图；图5是图4的中纵剖视图；图6是本技术帽舵第三实施例的示意图；图7是图6的纵中剖视图；图8是本技术帽舵第四实施例的结构示意图；图9是图8的左视图，图中略去了肋板；图10是反映本技术帽舵实施例中帽板底面横向曲率可选方案的示意图；图11是反映本技术帽舵实施例帽板与桨纵向相对位置的示意图；图12是对比例现有单板舵的结构图；图13是本技术第五实施例的结构示意图；图14是现有导流管的剖面结构示意图。以下结合各实施例及附图对本技术进行详细说明。具体实施方式船实施例参见图1，本实施例的船是一艘货船，图1中略去了主甲板以上的部分，在其船体1的艉部设置有桨2，在桨2的上方设置有帽舵3，从图1中桨2与帽舵3的相对位置来看，帽舵3好似桨2的一顶帽子，因此，本技术提供的舵称之为帽舵。参见图2，自艉向艏看，帽舵3也如同一顶帽子戴在桨2之上。帽舵3包括舵轴32和固定在舵轴下端的舵体，本例的舵体只有帽板31，由图2可见，帽板31是一块具有顶面311、底面312、前端面、后端面314、左端面315、右端面316且在空间具有曲率的曲面板，该曲面板的空间曲率是指底面312的曲率或顶板311的曲率，本例中，该曲面板只有横向曲率，而纵向曲率为零，即该曲面板是以前端面或后端面314平面形状在纵向拉伸而成的一块二维曲板，固前端面与后端面314的面积及形状完全相同，帽板31在横剖面上的投影面积即图2中的后端面314小于在水线面上的投影面积，也小于在纵剖面上的投影面积。从图2看，帽板31关于舵轴32是左右对称的一块曲板。从图1看，帽板31相当于把板叶舵横过来用，短边端面是阻力面，因此，帽舵的阻力相对板叶舵的阻力要小。从图2看，帽板31只是一段弧板，本例中弧长所对应的圆心角不超过180度，而导流管是一个整圆弧板，因此，帽板31的阻力只相当于相同条件下导流管阻力面积的三分之一到二分之一。另外，由于帽舵3位于桨的上方，与板叶舵相比，舵轴2相对短，舵轴2的受力情况相对好的多，因此可以减小舵轴的尺寸及舵机的功率。船的其他实施方式本技术的船还可以是除货船之外的其他水面船艇，也可以是多桨多帽舵船，只要每桨搭配一扇帽舵即可。此外，适配的帽舵可以是本技术以下各帽舵的实施例。帽舵第一实施例参见图3，本例的帽舵仅由帽板31和舵轴32构成，帽板31具有顶面311、底面312、前端面313、后端面314、左端面315及右端面316。可以理解的是，本技术所称的各端面可以是平面，也可以是弧面，应该综合考虑流体阻力及工艺简繁具体选取。本例中，底面312是一段圆弧在纵向拉伸而形成的圆柱面，该圆柱面圆的半径等于该帽舵所适配桨的半径加一个h值，h取值可以在0.1%d至100%d之间取值，其中d为桨的直径，h值的取值考虑因素主要有船型及设计航速，实施时可以通过模型实验加以确定。帽舵第二实施例参见图4，本例与帽舵第一实施例的区别是增加了肋板33，肋板33由第一肋板331和第二肋板332构成。第一肋板331垂直地安装在顶面311上，且其一端连接舵轴31，另一端延伸至前端面313，第二肋板332垂直地安装在顶面311上，且其一端连接舵轴31，另一端延伸至后端面314。肋板33一方面可以提供舵板的有效面积，另一方面可以提供固定帽板31的强度。参见图5，本例在操舵时，能够产生舵效的舵面积等于2倍的帽板31纵向投影面积加上第一肋板331及第二肋板332的面积。帽舵第三实施例可以理解的是，根据本技术帽板在横向的曲率是可以取值为零的，参见图6及图7，本例帽舵的特点是帽板31的纵横向曲率均为零，是一块平板，本例在操舵时，能够产生舵效的舵面积是第一肋板331及第二肋板332，而帽板31产生的舵效可以忽略，帽板31主要的作用是整流，即在纵向看，使桨前及桨后的水流被帽板31规整，以提高推进效率，另一作用和前两例一样，在船发生纵向摇摆时提供减摇力矩。帽舵第四实施例参见图8和图9，本例的特点是在帽舵第二实施例的基础上增加了第一辅助舵叶341和第二辅助舵叶34本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.帽舵，包括舵轴和舵体；其特征在于：所述舵体包括一块固定在所述舵轴端部的帽板；所述帽板为一具有顶面、底面、端面、前端面、后端面、左端面及右端面的空间曲面板；所述帽板在横剖面上的投影面积小于在水线面上的投影面积，也小于在纵剖面上的投影面积。

【技术特征摘要】
1.帽舵，包括舵轴和舵体；其特征在于：所述舵体包括一块固定在所述舵轴端部的帽板；所述帽板为一具有顶面、底面、端面、前端面、后端面、左端面及右端面的空间曲面板；所述帽板在横剖面上的投影面积小于在水线面上的投影面积，也小于在纵剖面上的投影面积。2.根据权利要求1所述的帽舵，其特征在于：还包括第一肋板和第二肋板中的至少一块，所述第一肋板和所述第二肋板垂直地安装在所述帽板的所述顶面上，且位于所述帽板的纵中剖面上。3.根据权利要求2所述的帽舵，其特征在于：所述第一肋板一端连接所述舵轴，另一端向艏延伸至所述前端面；所述第二肋板一端连接所述舵轴，另一端向艉延伸至所述后端面。4.根据权利要求1所述的帽舵，其特征在于：从横剖面上看，所述帽板的所述底面与桨梢之间的最小间距h满足以下关系式h=0.1%d～100%d其...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁明森，
申请(专利权)人：珠海市琛龙船厂有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44